FR3095442A1 - GELIFYING LEGUMINOUS PROTEIN - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur une composition protéique de légumineuse ayant une force de gel améliorée ainsi que son procédé de production.The invention relates to a legume protein composition having improved gel strength as well as its production method.
Description
L’invention relève du domaine des protéines végétales, en particulier des isolats protéiques de légumineuse, encore plus particulièrement des isolats protéiques de pois.The invention relates to the field of plant proteins, in particular legume protein isolates, even more particularly pea protein isolates.
Les besoins quotidiens humains en protéines sont compris entre 12 et 20% de la ration alimentaire. Ces protéines sont fournies aussi bien par des produits d'origine animale (viandes, poissons, œufs, produits laitiers) que par des produits d’origine végétale (céréales, légumineuses, algues).Human daily protein requirements are between 12 and 20% of the food intake. These proteins are provided both by products of animal origin (meat, fish, eggs, dairy products) and by products of plant origin (cereals, legumes, seaweed).
Cependant, dans les pays industrialisés, les apports en protéines sont majoritairement sous la forme de protéines d'origine animale. Or, de nombreuses études démontrent qu'une consommation excessive de protéines d'origine animale au détriment des protéines végétales est une des causes d'augmentation de cancers et maladies cardio-vasculaires.However, in industrialized countries, protein intake is mainly in the form of protein of animal origin. However, numerous studies show that an excessive consumption of proteins of animal origin to the detriment of vegetable proteins is one of the causes of an increase in cancers and cardiovascular diseases.
Par ailleurs, les protéines animales présentent beaucoup de désavantages, tant sur le plan de leur allergénicité, concernant notamment les protéines issues du lait ou des oeufs, que sur le plan environnemental en relation avec les méfaits de l'élevage intensif.Furthermore, animal proteins have many disadvantages, both in terms of their allergenicity, in particular concerning proteins derived from milk or eggs, and on the environmental level in relation to the misdeeds of intensive farming.
Ainsi, il existe une demande croissante des industriels pour des composés d'origine végétale possédant des propriétés nutritionnelles et fonctionnelles intéressantes sans pour autant présenter les inconvénients de composés d'origine animale.Thus, there is a growing demand from manufacturers for compounds of plant origin possessing advantageous nutritional and functional properties without however having the disadvantages of compounds of animal origin.
Le soja a été, et reste, la première alternative végétale aux protéines animales. L’utilisation du soja possède néanmoins des désavantages certains. La graine de soja est plus que fréquemment d’origine OGM et l’obtention de sa protéine passe par une étape de déshuilage utilisant du solvant.Soy was, and remains, the first plant-based alternative to animal protein. However, the use of soy has certain disadvantages. The soybean is more than frequently of GMO origin and obtaining its protein goes through a de-oiling step using solvent.
Depuis les années 70, les légumineuses à graines, dont en particulier le pois, se sont fortement développé en Europe, majoritairement en France, comme ressource protéique alternative aux protéines animales à destination de l’alimentation animale et humaine. Le pois contient environ 27 % en poids de matières protéiques. Le terme « pois » est ici considéré dans son acception la plus large et inclut en particulier toutes les variétés sauvages de « pois lisse » (« smooth pea »), et toutes les variétés mutantes de « pois lisse » et de « pois ridé » (« wrinkled pea »), et ce quelles que soient les utilisations auxquelles on destine généralement lesdites variétés (alimentation humaine, nutrition animale et/ou autres utilisations). Ces graines sont non-OGM et ne nécessitent pas de déhuilage solvanté.Since the 1970s, grain legumes, particularly peas, have developed strongly in Europe, mainly in France, as an alternative protein resource to animal proteins for animal and human food. The pea contains about 27% by weight of protein matter. The term “pea” is considered here in its broadest sense and includes in particular all wild varieties of “smooth pea” (“smooth pea”), and all mutant varieties of “smooth pea” and “wrinkled pea”. ("wrinkled pea"), regardless of the uses for which said varieties are generally intended (human food, animal nutrition and/or other uses). These seeds are non-GMO and do not require solvent deoiling.
La protéine de pois, majoritairement de la globuline de pois, est extraite et valorisée industriellement depuis bon nombre d’années. On peut citer, comme exemple de procédé d’extraction de la protéine de pois, le brevet EP1400537. Dans ce procédé, la graine est broyée en absence d’eau (procédé dit de « broyage à sec ») afin d’obtenir une farine. Cette farine sera ensuite mise en suspension dans de l’eau afin d’en extraire la protéine.Pea protein, mainly pea globulin, has been extracted and used industrially for many years. Mention may be made, as an example of a process for extracting pea protein, of patent EP1400537. In this process, the seed is ground in the absence of water (a process known as “dry grinding”) in order to obtain a flour. This flour will then be suspended in water to extract the protein.
Les protéines de légumineuses, et en particulier celle de pois, sont cependant nettement moins gélifiantes que celles de soja. Comme présenté dans « Accessing gelling ability of vegetable proteins using rheological and fluorescence techniques » (Bastistaa & al., International Journal of Biological Macromolecules 36 (2005) 135–143, 2005), les protéine de pois et de lupin sont présentées comme moins gélifiantes que la protéine de soja.Leguminous proteins, and in particular that of peas, are however much less gelling than those of soya. As presented in “Accessing gelling ability of vegetable proteins using rheological and fluorescence techniques” (Bastistaa & al., International Journal of Biological Macromolecules 36 (2005) 135–143, 2005), pea and lupine proteins are presented as less gelling than soy protein.
Il est donc d’intérêt d’obtenir une protéine de légumineuse, en particulier un isolat protéique de légumineuse, encore plus particulièrement un isolat protéique de pois dont le pouvoir gélifiant ou la force de gel est amélioré.It is therefore of interest to obtain a legume protein, in particular a legume protein isolate, even more particularly a pea protein isolate whose gelling power or gel strength is improved.
Description générale de l’inventionGeneral description of the invention
Selon un premier aspect de l’invention, il est proposé une composition protéique de légumineuse, la légumineuse étant notamment choisie parmi le pois, le lupin et la féverole, caractérisée en ce que la force de gel de la composition protéique selon le test A est supérieure à 200 Pa, préférentiellement supérieure à 250 Pa, encore plus préférentiellement supérieure à 300 Pa et tout préférentiellement supérieure à 350 Pa. De manière préférentielle la composition protéique de légumineuse est un isolat protéique de légumineuse et plus préférentiellement un isolat protéique de pois.According to a first aspect of the invention, a legume protein composition is proposed, the legume being chosen in particular from peas, lupine and fava beans, characterized in that the gel strength of the protein composition according to test A is greater than 200 Pa, preferably greater than 250 Pa, even more preferably greater than 300 Pa and most preferably greater than 350 Pa. Preferably, the legume protein composition is a legume protein isolate and more preferably a pea protein isolate.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de production d’une composition protéique selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
1) mise en œuvre de graines de légumineuses, préférentiellement choisie entre le pois, le lupin et la féverole;
2) broyage des graines et réalisation d’une suspension aqueuse;
3) séparation par force centrifuge des fractions insolubles;
4) coagulation des protéines par chauffage au pH isoélectrique à une température comprise entre 55°C+/-2°C et 65°C+/-2°C, préférentiellement 60°C+/-2°C, pendant un temps compris entre 3,5 min et 4,5 min, préférentiellement 4 min;
5) récupération du floc protéique coagulé par centrifugation;
6) rectification du pH à une valeur comprise entre 6+/-0,5 et 9+/-0,5;
7) optionnellement, traitement thermique;
8) séchage du floc protéique coagulé ;
9) broyage du floc protéique coagulé et séché afin d’obtenir une taille de particules D90 inférieure à 20 microns, préférentiellement inférieure à 15 microns, encore plus préférentiellement inférieure à 10 micronsAccording to another aspect, there is proposed a method for producing a protein composition according to the invention, characterized in that it comprises the following steps:
1) implementation of legume seeds, preferably chosen between pea, lupine and horse bean;
2) grinding the seeds and producing an aqueous suspension;
3) separation by centrifugal force of the insoluble fractions;
4) coagulation of proteins by heating at isoelectric pH at a temperature between 55°C + / - 2°C and 65°C + / - 2°C, preferably 60°C + / - 2°C, for a time between 3.5 min and 4.5 min, preferably 4 min;
5) recovery of the coagulated protein floc by centrifugation;
6) rectification of the pH to a value between 6 +/- 0.5 and 9 +/- 0.5 ;
7) optionally, heat treatment;
8) drying the coagulated protein floc;
9) grinding of the coagulated and dried protein floc in order to obtain a D90 particle size of less than 20 microns, preferably less than 15 microns, even more preferably less than 10 microns
Selon un dernier aspect de l’invention, il est proposé les utilisations industrielles, en particulier alimentaires animales et humaines, de la composition protéique de légumineuse, préférentiellement de l’isolat protéique de légumineuse, choisi entre le pois, le lupin et la féverole, encore plus préférentiellement de l’isolat protéique de pois selon l’invention.According to a final aspect of the invention, the industrial uses, in particular animal and human food, of the legume protein composition, preferably of the legume protein isolate, chosen from pea, lupine and faba bean, are proposed. even more preferentially of the pea protein isolate according to the invention.
L’invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée ci-dessous.The invention will be better understood from the detailed description below.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Selon un premier aspect de l’invention, il est donc proposé une composition protéique de légumineuse, la légumineuse étant notamment choisie parmi le pois, le lupin et la féverole, caractérisée en ce que la force de gel de la composition protéique selon le test A est supérieure à 200 Pa, préférentiellement supérieure à 250 Pa, encore plus préférentiellement supérieure à 300Pa et tout préférentiellement supérieure à 350 Pa. De manière préférentielle la composition protéique de légumineuse est un isolat protéique de légumineuse et plus préférentiellement un isolat protéique de pois.According to a first aspect of the invention, there is therefore proposed a legume protein composition, the legume being in particular chosen from peas, lupine and fava beans, characterized in that the gel strength of the protein composition according to test A is greater than 200 Pa, preferably greater than 250 Pa, even more preferably greater than 300 Pa and most preferably greater than 350 Pa. Preferably, the legume protein composition is a legume protein isolate and more preferably a pea protein isolate.
Le terme « composition protéique » doit se comprendre dans la présente demande comme une composition obtenue par extraction et raffinage, la dite composition comportant des protéines, macromolécules formées d'une ou de plusieurs chaînes polypeptidiques constituées de l'enchaînement de résidus d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. Dans le cadre particulier des protéines de pois, la présente invention concerne plus particulièrement les globulines (environ 50-60% des protéines du pois). Les globulines de pois se subdivisent principalement en trois sous-familles : les légumines, les vicilines et les convicilines.The term "protein composition" should be understood in the present application as a composition obtained by extraction and refining, the said composition comprising proteins, macromolecules formed of one or more polypeptide chains consisting of the sequence of amino acid residues linked together by peptide bonds. In the particular context of pea proteins, the present invention relates more particularly to globulins (approximately 50-60% of pea proteins). Pea globulins are mainly subdivided into three subfamilies: legumes, vicilins and convicilins.
Par « légumineuse », on comprendra dans la présente demande la famille de plantes dicotylédones de l'ordre desFabales. C'est l'une des plus importantes familles de plantes à fleurs, la troisième après lesOrchidaceaeet lesAsteraceaepar le nombre d'espèces. Elle compte environ 765 genres regroupant plus de 19 500 espèces. Plusieurs légumineuses sont d'importantes plantes cultivées parmi lesquelles le soja, les haricots, les pois, le pois chiche, la féverole, l'arachide, la lentille cultivée, la luzerne cultivée, différents trèfles, les fèves, le caroubier, la réglisse, le lupin.By "legume" will be understood in the present application the family of dicotyledonous plants of the order Fabales . It is one of the most important families of flowering plants, the third after Orchidaceae and Asteraceae by the number of species. It has about 765 genera comprising more than 19,500 species. Several legumes are important crops including soybeans, beans, peas, chickpeas, field beans, groundnuts, lentils, alfalfa, various clovers, broad beans, carob, licorice, the lupine.
Par « pouvoir gélifiant », on entend la propriété fonctionnelle consistant en l’habilité d’une composition protéique à former un gel ou un réseau, faisant augmenter la viscosité et faisant générer un état de la matière intermédiaire entre les états liquides et solides. On peut également utiliser le terme « force de gel ». Pour quantifier ce pouvoir gélifiant, il est donc nécessaire de générer ce réseau et d’évaluer sa force. Pour effectuer cette quantification, dans la présente invention, on utilise le test A dont la description est la suivante :By "gelling power" is meant the functional property consisting of the ability of a protein composition to form a gel or a network, increasing the viscosity and generating a state of matter intermediate between the liquid and solid states. The term "gel strength" can also be used. To quantify this gelling power, it is therefore necessary to generate this network and to evaluate its strength. To carry out this quantification, in the present invention, test A is used, the description of which is as follows:
1) Solubilisation à 60°C+/-2°C de la composition protéique testée dans de l’eau titrant 15%+/-2% en matière sèche et à pH 7;
2) Agitation pendant 5 min à 60°C+/-2°C;
3) Refroidissement à 20°C+/-2°C et agitation durant 24 heures à 350 tr/min;
4) Mise en œuvre de la suspension dans un rhéomètre à contrainte imposée équipé avec un cylindre concentrique;
5) Mesure des modules élastiques G’ et modules visqueux G’’ en appliquant un profil de température suivant:
a. Phase 1: Mesure du paramètre G’1 après stabilisation à 20°C+/-2°C et chauffage d’une température de 20°C+/-2°C à une température de 80°C+/-2°C en 10 minutes;
b. Phase 2: stabilisation à une température de 80°C+/-2°C pendant 110 minutes; c. Phase 3: refroidissement d’une température de 80°C+/-2°C à une température de 20°C+/-2°C en 30 min et mesure de G’2 après stabilisation à 20°C+/-2°C ;
6) Calcul du pouvoir gélifiant égal à G’2 – G’1.1) Solubilization at 60° C. +/- 2 ° C. of the protein composition tested in water containing 15% +/- 2% in dry matter and at pH 7;
2) Stirring for 5 min at 60°C +/- 2 °C;
3) Cooling to 20°C +/- 2 °C and stirring for 24 hours at 350 rpm;
4) Implementation of the suspension in an imposed stress rheometer equipped with a concentric cylinder;
5) Measurement of elastic moduli G' and viscous modulus G'' by applying the following temperature profile:
To. Phase 1: Measurement of parameter G'1 after stabilization at 20°C +/- 2 °C and heating from a temperature of 20°C +/- 2 °C to a temperature of 80°C +/- 2°C in 10 minutes;
b. Phase 2: stabilization at a temperature of 80°C +/- 2 °C for 110 minutes; vs. Phase 3: cooling from a temperature of 80°C +/- 2 °C to a temperature of 20°C +/- 2 °C in 30 min and measurement of G'2 after stabilization at 20°C +/- 2 °C;
6) Calculation of the gelling power equal to G'2 – G'1.
De manière préférée, les rhéomètres à contrainte imposée sont choisis parmi les modèles DHR 2 (TA, instruments) et MCR 301 (Anton Paar), avec un mobile de type cylindre concentrique. Ils possèdent un système de régulation de température à effet Peltier. Afin d’éviter les problèmes d’évaporation à haute température, de l’huile de paraffine est ajoutée sur les échantillons.Preferably, the imposed stress rheometers are chosen from the DHR 2 (TA, instruments) and MCR 301 (Anton Paar) models, with a concentric cylinder-type rotor. They have a Peltier effect temperature control system. In order to avoid evaporation problems at high temperature, paraffin oil is added to the samples.
Un « rhéomètre » au sens de l’invention est un appareil de laboratoire capable de faire des mesures relatives à la rhéologie d’un fluide ou d’un gel. Il applique une force à l’échantillon. Généralement de faible dimension caractéristique (très faible inertie mécanique du rotor), il permet d’étudier fondamentalement les propriétés mécaniques d’un liquide, d’un gel, d’une suspension, d’une pâte, etc., en réponse à une force appliquée.A "rheometer" within the meaning of the invention is a laboratory device capable of making measurements relating to the rheology of a fluid or a gel. It applies a force to the sample. Generally of small characteristic dimension (very low mechanical inertia of the rotor), it makes it possible to fundamentally study the mechanical properties of a liquid, a gel, a suspension, a paste, etc., in response to a force applied.
Les modèles dits « à contrainte imposée » permettent, en appliquant une sollicitation sinusoïdale (mode oscillation), de déterminer les grandeurs viscoélastiques intrinsèques de la matière, qui dépendent notamment du temps (ou de la vitesse angulaire ω) et de la température. En particulier, ce type de rhéomètre permet d’accéder au module complexe G*, permettant lui-même d’avoir accès aux modules G' ou partie élastique et G'' ou partie visqueuse;The so-called “imposed stress” models make it possible, by applying a sinusoidal stress (oscillation mode), to determine the intrinsic viscoelastic quantities of matter, which depend in particular on time (or on angular velocity ω) and temperature. In particular, this type of rheometer allows access to the complex modulus G*, itself allowing access to the moduli G' or elastic part and G'' or viscous part;
Les trois premières étapes consistent en une remise en suspension de la protéine dans de l’eau, dans des conditions précises permettant de maximiser la mesure postérieure.The first three steps consist of resuspending the protein in water, under specific conditions to maximize the subsequent measurement.
L’eau choisie est préférentiellement de l’eau osmosée, mais on peut également utiliser de l’eau potable.The water chosen is preferably reverse osmosis water, but drinking water can also be used.
Sa température est de 60°C+/-2°C lors de la remise en suspension initiale (1ère et 2ème étapes) puis de 20°C+/-2°C après solubilisation pendant 24h et refroidissement avant mesure (3ème étape). D’une manière générale et sauf indication contraire, lorsqu’une température est donnée dans la présente description, elle comprend toujours une variation de+/-2°C, par exemple 20°C+/-2°C ou 80°C+/-2°C.Its temperature is 60°C +/- 2 °C during the initial resuspension (1st and 2nd stages) then 20°C +/- 2 °C after solubilization for 24 hours and cooling before measurement (3rd stage). In general and unless otherwise indicated, when a temperature is given in this description, it always includes a variation of + / - 2°C, for example 20°C + / - 2°C or 80°C + / - 2°C.
On ajoute une quantité définie de protéine dans ladite eau afin d’obtenir une suspension titrant 15%+/-2% en matière sèche. Pour ce faire, on utilise le matériel bien connu de l’homme du métier tel que béchers, barreaux magnétiques. Agiter un volume de 50mL pendant minimum 10h à 350 tr/min à température ambiante. D’une manière générale et sauf indication contraire, les teneurs en matières sèches données dans la présente description comprennent toujours une variation de+/-2%, par exemple 15%+/-2%. Le pH est ajusté à 7+/-0,5 à l’aide d’un pHmètre et de réactifs acido-basiques, comme bien connu dans l’art antérieur.A defined quantity of protein is added to said water in order to obtain a suspension titrating 15% +/- 2 % in dry matter. To do this, equipment well known to those skilled in the art is used, such as beakers, magnetic bars. Shake a volume of 50mL for a minimum of 10 hours at 350 rpm at room temperature. In general, and unless otherwise indicated, the dry matter contents given in the present description always include a variation of +/- 2%, for example 15% +/- 2 %. The pH is adjusted to 7 +/- 0.5 using a pH meter and acid-base reagents, as is well known in the prior art.
La quatrième étape consiste à introduire l’échantillon dans le rhéomètre en couvrant celui-ci avec une fine couche d’huile afin de limiter l’évaporation.The fourth step consists of introducing the sample into the rheometer, covering it with a thin layer of oil in order to limit evaporation.
On applique alors lors de la cinquième étape un barème de température suivant : a. Phase 1 : chauffage d’une température de 20°C+/-2°C à une température de 80°C+/-2°C en 10 minutes ; b. Phase 2 : stabilisation à une température de 80°C+/-2°C pendant 110 minutes ; c. Phase 3 : refroidissement d’une température de 80°C+/-2°C à une température de 20°C+/-2°C en 30 min.The following temperature scale is then applied during the fifth stage: a. Phase 1: heating from a temperature of 20°C +/- 2 °C to a temperature of 80°C +/- 2 °C in 10 minutes; b. Phase 2: stabilization at a temperature of 80° C. +/- 2 ° C. for 110 minutes; vs. Phase 3: cooling from a temperature of 80°C +/- 2 °C to a temperature of 20°C +/- 2 °C in 30 min.
La mesure du paramètre G’ est effectuée en continu pendant ce barème et est enregistrée.The measurement of parameter G' is carried out continuously during this scale and is recorded.
La sixième et dernière étape du test A consiste en l’exploitation de l’enregistrement. On extrait deux valeurs : G’1 = valeur de G’ en début de phase 1 après stabilisation à 20°C+/-2°C et G’2 = valeur de G’ en fin de phase 3 après stabilisation à 20°C+/-2°C.The sixth and last step of test A consists in the exploitation of the recording. Two values are extracted: G'1 = value of G' at the start of phase 1 after stabilization at 20°C +/- 2 °C and G'2 = value of G' at the end of phase 3 after stabilization at 20°C + / - 2°C.
Le pouvoir gélifiant est égal à G’2 – G’1.The gelling power is equal to G'2 - G'1.
De manière préférentielle, la composition protéique de légumineuse selon l’invention présente une richesse en protéine supérieure à 80%, préférentiellement supérieure à 85%, encore plus préférentiellement supérieure à 90% en poids de matière sèche par rapport au poids total de la matière sèche.Preferably, the legume protein composition according to the invention has a protein content greater than 80%, preferably greater than 85%, even more preferably greater than 90% by weight of dry matter relative to the total weight of the dry matter. .
La richesse en protéine est mesurée par toute technique bien connue de l’homme du métier. De préférence, on réalise un dosage de l’azote total (en pourcentage en poids d’azote par rapport au poids sec total de la composition) et on multiplie le résultat par le coefficient 6,25. Cette méthodologie bien connue dans le domaine des protéines végétales se base sur le constat que les protéines contiennent en moyenne 16% d’azote. Toute méthode de dosage de la matière sèche bien connue de l’homme du métier peut être également utilisée.The protein content is measured by any technique well known to those skilled in the art. Preferably, a dosage of the total nitrogen is carried out (in percentage by weight of nitrogen relative to the total dry weight of the composition) and the result is multiplied by the coefficient 6.25. This well-known methodology in the field of vegetable proteins is based on the observation that proteins contain on average 16% nitrogen. Any dry matter assay method well known to those skilled in the art can also be used.
De manière encore plus préférentielle, la composition protéique présente une taille de particules D90 inférieure à 20 microns, préférentiellement inférieure à 15 microns, encore plus préférentiellement inférieure à 10 microns.Even more preferably, the protein composition has a D90 particle size of less than 20 microns, preferably less than 15 microns, even more preferably less than 10 microns.
Par « D90 », on entend dans la présente invention la taille de particules en microns séparant en deux populations en nombre contenant respectivement 90% et 10% de l’ensemble des particules totale de la composition protéique.By “D90”, is meant in the present invention the particle size in microns separating into two populations in number containing respectively 90% and 10% of all the total particles of the protein composition.
Pour effectuer cette mesure du D90, on utilise préférentiellement un granulomètre laser, encore plus préférentiellement le Mastersizer 2000 de la société Malvern. Les paramètres utilisés sont les suivants : Utilisation en voie liquide, dispersion dans de l’alcool éthylique; Indice de réfraction : 1,52 ; Indice d'absorption : 0,1 ; pas d’utilisation d’ultrasons.To perform this measurement of the D90, a laser particle sizer is preferably used, even more preferably the Mastersizer 2000 from the company Malvern. The parameters used are as follows: Use in liquid form, dispersion in ethyl alcohol; Refractive index: 1.52; Absorption index: 0.1; no use of ultrasound.
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé permettant de produire une composition protéique de légumineuse selon l’invention caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
1) mise en œuvre de graines de légumineuses, préférentiellement choisie entre le pois, le lupin et la féverole;
2) broyage des graines et réalisation d’une suspension aqueuse;
3) séparation par force centrifuge des fractions insolubles;
4) coagulation des protéines par chauffage au pH isoélectrique à une température comprise entre 55°C+/-2°C et 65°C+/-2°C, préférentiellement 60°C+/-2°C, pendant un temps compris entre 3,5 min et 4,5 min, préférentiellement 4 min ;
5) récupération du floc protéique coagulé par centrifugation ;
6) rectification du pH à une valeur comprise entre 6 et 9 ;
7) optionnellement, traitement thermique ;
8) séchage du floc protéique coagulé ;
9) broyage du floc protéique coagulé afin d’obtenir une taille de particules D90 inférieure à 20 microns, préférentiellement inférieure à 15 microns, encore plus préférentiellement inférieure 10 microns.According to another aspect, a process is proposed which makes it possible to produce a legume protein composition according to the invention, characterized in that it comprises the following steps:
1) implementation of legume seeds, preferably chosen between pea, lupine and horse bean;
2) grinding the seeds and producing an aqueous suspension;
3) separation by centrifugal force of the insoluble fractions;
4) coagulation of proteins by heating at isoelectric pH at a temperature between 55°C + / - 2°C and 65°C + / - 2°C, preferably 60°C + / - 2°C, for a time between 3.5 min and 4.5 min, preferably 4 min;
5) recovery of the coagulated protein floc by centrifugation;
6) rectification of the pH to a value between 6 and 9;
7) optionally, heat treatment;
8) drying the coagulated protein floc;
9) grinding of the coagulated protein floc in order to obtain a D90 particle size of less than 20 microns, preferably less than 15 microns, even more preferably less than 10 microns.
Le procédé démarre donc par une étape 1) de mise en œuvre de graines de légumineuses, préférentiellement choisie entre le pois, le lupin et la féverole.The method therefore starts with a step 1) of implementation of legume seeds, preferably chosen from pea, lupine and faba bean.
Lorsque la légumineuse choisie est le pois, les pois mis en œuvre dans l’étape 1) auront pu subir au préalable des étapes bien connues de l’homme du métier, telles que notamment un nettoyage (élimination des particules non désirées telles que pierres, insectes morts, résidus de terre, etc.) ou bien encore l’élimination des fibres externes du pois (enveloppe externe cellulosique) par une étape bien connue appelée « dehulling ».When the legume chosen is the pea, the peas used in step 1) will have been able to undergo beforehand steps well known to those skilled in the art, such as in particular cleaning (elimination of unwanted particles such as stones, dead insects, soil residues, etc.) or even the elimination of the outer fibers of the pea (outer cellulosic envelope) by a well-known step called “dehulling”.
Des traitements visant à améliorer l’organoleptique tels qu’un chauffage à sec (ou roasting) ou un blanchiement par voie humide est également possible. Pour le blanchiment, la température est préférentiellement comprise entre 70°C+/-2°C et 90°C+/-2°C et le pH est ajusté entre 8+/-0,5 et 10+/-0,5, préférentiellement à 9+/-0,5. Ces conditions sont maintenues pendant 2 à 4 min, préférentiellement pendant 3 min.Treatments aimed at improving the organoleptic such as dry heating (or roasting) or wet blanching are also possible. For bleaching, the temperature is preferably between 70°C + / - 2°C and 90°C + / - 2°C and the pH is adjusted between 8 + / - 0.5 and 10 + / - 0.5 , preferably at 9 +/- 0.5 . These conditions are maintained for 2 to 4 min, preferably for 3 min.
Le procédé selon l’invention comprend une étape 2) de broyage des graines et réalisation d’une suspension aqueuse. Si les grains sont déjà en présence d’eau, l’eau est conservée mais peut également être renouvelée, et les grains sont directement broyés. Si les grains sont secs, on réalise tout d’abord une farine et celle-ci est mise en suspension dans l’eau.The method according to the invention comprises a step 2) of grinding the seeds and producing an aqueous suspension. If the grains are already in the presence of water, the water is conserved but can also be renewed, and the grains are ground directly. If the grains are dry, a flour is first made and this is suspended in water.
Le broyage est effectué par tout type de technologie adéquate connu de l’homme du métier tel que des broyeurs à billes, des broyeurs coniques, des broyeurs hélicoïdaux, des broyeurs à jets d’air ou bien des systèmes rotor/rotor.The grinding is carried out by any type of suitable technology known to those skilled in the art, such as ball mills, conical mills, helical mills, air jet mills or else rotor/rotor systems.
Lors du broyage, de l’eau peut être ajoutée de manière continue ou discontinue, au début, au milieu ou en fin de broyage, afin d’obtenir en fin d’étape une suspension aqueuse de pois broyés titrant entre 15% et 25% en poids de matière sèche (MS), préférentiellement 20% en poids de MS, par rapport au poids de ladite suspension.During the grinding, water can be added continuously or discontinuously, at the beginning, in the middle or at the end of the grinding, in order to obtain at the end of the stage an aqueous suspension of ground peas titrating between 15% and 25% by weight of dry matter (DM), preferably 20% by weight of DM, relative to the weight of said suspension.
En fin de broyage, un contrôle du pH peut être effectué. De préférence, le pH de la suspension aqueuse de pois broyés en fin d’étape 2 est ajusté entre 8+/-0,5 et 10+/-0,5, préférentiellement le pH est ajusté à 9+/-0,5. La rectification de pH peut être effectuée par ajout d’acide et/ou de base, par exemple de la soude ou de l’acide chlorhydrique.At the end of grinding, a pH control can be carried out. Preferably, the pH of the aqueous suspension of ground peas at the end of stage 2 is adjusted between 8 +/- 0.5 and 10 +/- 0.5 , preferentially the pH is adjusted to 9 +/- 0.5 . The pH rectification can be carried out by adding acid and/or base, for example sodium hydroxide or hydrochloric acid.
Le procédé selon l’invention consiste ensuite en une étape 3) de séparation par force centrifuge des fractions insolubles. Celle-ci sont majoritairement constituées d’amidon et de polysaccharides appelés « fibres internes ». On concentre ainsi les protéines solubles dans le surnageant.The process according to the invention then consists of a step 3) of separation by centrifugal force of the insoluble fractions. These are mainly made up of starch and polysaccharides called "internal fibers". The soluble proteins in the supernatant are thus concentrated.
Le procédé selon l’invention comprend une étape 4) de coagulation des protéines par chauffage au pH isoélectrique à une température comprise entre 55°C+/-2°C et 65°C+/-2°C, préférentiellement 60°C+/-2°C, pendant un temps compris entre 3,5 min et 4,5 min, préférentiellement 4 min. Le but est ici de séparer les protéines de pois d’intérêt des autres constituants du surnageant de l’étape 3). Un tel exemple de procédé est par exemple décrit dans le brevet EP1400537 de la Demanderesse, du paragraphe 127 au paragraphe 143. Il est capital de bien contrôler le barème temps/température : comme il sera exemplifié ci-après dans la partie exemple, ces paramètres sont clés afin d’obtenir une composition protéique gélifiante selon l’invention.The method according to the invention comprises a step 4) of coagulation of the proteins by heating at isoelectric pH at a temperature between 55°C + / - 2°C and 65°C + / - 2°C, preferably 60°C + / - 2 ° C, for a time between 3.5 min and 4.5 min, preferably 4 min. The aim here is to separate the pea proteins of interest from the other constituents of the supernatant of step 3). Such an example of a process is for example described in patent EP1400537 of the Applicant, from paragraph 127 to paragraph 143. are key in order to obtain a gelling protein composition according to the invention.
L’étape 5) suivante consiste en la récupération du floc protéique coagulé par centrifugation. On sépare ainsi les fractions solides ayant concentré les protéines, des fractions liquides ayant concentré les sucres et les sels.The following step 5) consists in the recovery of the coagulated protein floc by centrifugation. The solid fractions having concentrated the proteins are thus separated from the liquid fractions having concentrated the sugars and the salts.
Dans une étape 6), le floc est remis en suspension dans de l’eau et son pH est rectifié à une valeur comprise entre 6+/-0,5 et 9+/-0,5. La matière sèche est ajustée entre 10% et 20%, préférentiellement 15% en poids de matière sèche par rapport au poids de ladite suspension. Le pH est ajusté à l’aide de tout réactif(s) acide(s) et basique(s). L’utilisation d’acide ascorbique, d’acide citrique et de potasse, de soude sont préférés.In a step 6), the floc is resuspended in water and its pH is adjusted to a value between 6 +/- 0.5 and 9 +/- 0.5 . The dry matter is adjusted between 10% and 20%, preferably 15% by weight of dry matter relative to the weight of said suspension. The pH is adjusted using any acidic and basic reagent(s). The use of ascorbic acid, citric acid and potash, soda are preferred.
Il est possible de réaliser une étape 7), optionnelle, consistant en un traitement thermique visant à garantir la qualité microbiologique de la protéine. Ce traitement thermique peut également servir à fonctionnaliser la composition protéique. Elle est donc préférentiellement effectuée selon un barème classique de 100°C+/-2°C à 160°C+/-2°C pendant 0,01s à 3s, préférentiellement entre 1 et 2 secondes suivi d’un refroidissement immédiat.It is possible to carry out an optional step 7), consisting of a heat treatment aimed at guaranteeing the microbiological quality of the protein. This heat treatment can also be used to functionalize the protein composition. It is therefore preferably carried out according to a conventional scale of 100° C. +/- 2 ° C. to 160° C. +/- 2 ° C. for 0.01 s to 3 s, preferably between 1 and 2 seconds followed by immediate cooling.
Dans une étape 8), le floc protéique coagulé est séché pour atteindre une matière sèche supérieure à 80%, préférentiellement supérieure à 90% en poids de matière sèche par rapport au poids de ladite matière sèche. On utilise pour ce faire toute technique bien connue de l’homme du métier comme par exemple la lyophilisation ou bien encore l’atomisation. L’atomisation est la technologie préférée, en particulier l’atomisation à multiple effet.In a step 8), the coagulated protein floc is dried to reach a dry matter greater than 80%, preferably greater than 90% by weight of dry matter relative to the weight of said dry matter. To do this, any technique well known to those skilled in the art, such as freeze-drying or even atomization, is used. Atomization is the preferred technology, especially multiple effect atomization.
La teneur en matière sèche est mesurée par toute méthode bien connue de l’homme de l’art. De manière préférentielle, la méthode dite « par dessiccation » est utilisée. Elle consiste à déterminer la quantité d’eau évaporée par chauffage d’une quantité connue d’un échantillon de masse connue : On pèse l’échantillon au départ et on mesure une masse m1 en g ; On évapore l’eau en plaçant l’échantillon dans une enceinte chauffée jusqu’à stabilisation de la masse de l’échantillon, l’eau étant complétement évaporée (de préférence, la température est de 105°C sous pression atmosphérique), on pèse l’échantillon final et on mesure une masse m2 en g. La matière sèche est obtenue par le calcul suivant : (m2 / m1)*100.The dry matter content is measured by any method well known to those skilled in the art. Preferably, the so-called “drying” method is used. It consists in determining the quantity of water evaporated by heating a known quantity of a sample of known mass: Weigh the sample at the start and measure a mass m1 in g; The water is evaporated by placing the sample in a heated enclosure until the mass of the sample stabilizes, the water being completely evaporated (preferably, the temperature is 105°C under atmospheric pressure), we weigh the final sample and a mass m2 in g is measured. The dry matter is obtained by the following calculation: (m2 / m1)*100.
La dernière étape 9) est tout comme l’étape 4) précédente, clé pour l’obtention de la composition protéique selon l’invention. Elle consiste en un broyage du floc protéique coagulé et séché afin d’obtenir une taille de particules D90 inférieure à 20 microns, préférentiellement inférieure à 15 microns, encore plus préférentiellement inférieure 10 microns. Tout type de technologie connu de l’homme du métier tels que les broyeurs à meules, à billes, à impacts fins ou à jets d’air sera potentiellement utilisable. On préfère néanmoins l’utilisation d’un broyeur à jets d'air opposés, encore plus préférentiellement le Netzsch CGS10. Ce type de broyeurs opère la réduction de taille en générant des collisions : les particules, accélérées par des jets de gaz à grande vitesse sont fragmentées par choc.The last step 9) is, like the previous step 4), key to obtaining the protein composition according to the invention. It consists of grinding the coagulated and dried protein floc in order to obtain a D90 particle size of less than 20 microns, preferably less than 15 microns, even more preferably less than 10 microns. Any type of technology known to those skilled in the art such as grinders with grinding wheels, balls, fine impacts or air jets will be potentially usable. However, the use of an opposed air jet mill is preferred, even more preferably the Netzsch CGS10. This type of shredder operates the reduction in size by generating collisions: the particles, accelerated by high-speed gas jets, are fragmented by impact.
Selon un dernier aspect de l’invention, il est proposé les utilisations industrielles, en particulier alimentaires animales et humaines, de la composition protéique de légumineuse, préférentiellement de l’isolat protéique de légumineuse, choisi entre le pois, le lupin et la féverole, encore plus préférentiellement de l’isolat protéique de pois selon l’invention.According to a final aspect of the invention, the industrial uses, in particular animal and human food, of the legume protein composition, preferably of the legume protein isolate, chosen from pea, lupine and faba bean, are proposed. even more preferentially of the pea protein isolate according to the invention.
Du fait de son pouvoir gélifiant amélioré, la composition protéique selon l’invention est particulièrement adaptée pour les applications alimentaires telles que les yaourts végétaux ou les succédanés de viandes (« meat-analogs » en anglais).Due to its improved gelling power, the protein composition according to the invention is particularly suitable for food applications such as vegetable yoghurts or meat substitutes (“meat-analogs”).
L’invention sera mieux comprise à l’aide des exemples non-limitatifs ci-dessous.The invention will be better understood using the non-limiting examples below.
ExemplesExamples
Exemple 1 : Production d’une composition protéique de légumineuse selon l’inventionExample 1: Production of a legume protein composition according to the invention
Après décorticage des fibres externes sur broyeur à marteaux, on broie des graines de pois afin d’obtenir une farine. Celle-ci est ensuite mise à tremper dans de l'eau à la concentration finale de 25 % en poids de matière sèche par rapport au poids de ladite suspension, à un pH de 6,5, pendant 30 minutes à température ambiante. La suspension de farine à 25 % en poids de matière sèche est alors introduite dans une batterie d'hydrocyclones, séparant une phase légère constituée du mélange protéines, fibres internes (pulpes) et solubles et une phase lourde, renfermant l'amidon. La phase légère en sortie d'hydrocyclones est ensuite amenée à une teneur en matière sèche de 10,7 % par rapport au poids de ladite suspension. On procède à la séparation des fibres internes par passage sur des décanteurs centrifuges de type WESPHALIA. La phase légère en sortie de décanteur centrifuge renferme un mélange de protéines et de solubles, tandis que la phase lourde renferme les fibres de pois.
On procède à la coagulation des protéines à leur point isoélectrique par ajustement de la phase légère de sortie de décanteur centrifuge à un pH de 4,6 et chauffage à 60°C de cette solution pendant 4 min. Après coagulation des protéines, on récupère un floc protéique. Celui-ci est remis en suspension à 15,1% de matière sèche par rapport au poids de ladite suspension dans de l’eau potable. Le pH de la suspension est rectifié à une valeur de 7 avec de la potasse. On réalise enfin un traitement thermique à 130°C pendant 0,4s suivi d’un refroidissement flash. La suspension est enfin atomisée sur un atomiseur NIRO à multiple-effet MSD, la température d’entrée de l’air étant de 180°C, et celle de sortie étant de 80°C. La poudre obtenue tirait 92,3% de matière sèche par rapport au poids total de la matière sèche dont 85,5% de protéines. Cette poudre est appelée « Base pour composition selon l’invention »
Cette poudre a ensuite été broyée à l’aide d’un broyeur à jets d'air opposés Netzsch CGS10 afin d’obtenir une poudre dont la taille de particules D90 est de 7,3 microns.
La composition protéique en poudre obtenue est appelée « Composition protéique micronisée selon l’invention ».After decortication of the external fibers on a hammer mill, pea seeds are ground in order to obtain a flour. This is then soaked in water at the final concentration of 25% by weight of dry matter relative to the weight of said suspension, at a pH of 6.5, for 30 minutes at room temperature. The suspension of flour with 25% by weight of dry matter is then introduced into a battery of hydrocyclones, separating a light phase consisting of the mixture of proteins, internal fibers (pulps) and soluble and a heavy phase, containing the starch. The light phase leaving the hydrocyclones is then brought to a dry matter content of 10.7% relative to the weight of said suspension. The internal fibers are separated by passing through centrifugal decanters of the WESPHALIA type. The light phase at the centrifugal decanter outlet contains a mixture of proteins and solubles, while the heavy phase contains pea fibres.
The proteins are coagulated at their isoelectric point by adjusting the light phase at the outlet of the decanter centrifuge to a pH of 4.6 and heating this solution to 60° C. for 4 min. After coagulation of the proteins, a protein floc is recovered. This is resuspended at 15.1% dry matter relative to the weight of said suspension in drinking water. The pH of the suspension is rectified to a value of 7 with potassium hydroxide. Finally, a heat treatment is carried out at 130° C. for 0.4 s followed by flash cooling. The suspension is finally atomized on a NIRO multiple-effect MSD atomizer, the air inlet temperature being 180° C., and the outlet temperature being 80° C. The powder obtained derived 92.3% of dry matter relative to the total weight of the dry matter, including 85.5% of protein. This powder is called “Base for composition according to the invention”
This powder was then ground using a Netzsch CGS10 opposed air jet mill to obtain a powder with a D90 particle size of 7.3 microns.
The powdered protein composition obtained is called “Micronized protein composition according to the invention”.
Exemple 2 :Example 2: EE xx emple comparatif visant à démontrer l’influencecomparative example to demonstrate the influence duof barème descale of chauffage de la composition protéique lors de la coagulation de celle-ciheating of the protein composition during coagulation thereof
Le but de cet exemple est de démontrer l’impact du barème de coagulation sur les fonctionnalités de la composition protéique selon l’invention.The purpose of this example is to demonstrate the impact of the coagulation scale on the functionalities of the protein composition according to the invention.
Après décorticage des fibres externes sur broyeur à marteaux, on broie des graines de pois afin d’obtenir une farine. Celle-ci est ensuite mise à tremper dans de l'eau à la concentration finale de 25,1 % en poids de matière sèche par rapport au poids de ladite suspension, à un pH de 6,5, pendant 30 minutes à température ambiante. La suspension de farine à 25 % en poids de matière sèche est alors introduite dans une batterie d'hydrocyclones, séparant une phase légère constituée du mélange protéines, fibres internes (pulpes) et solubles et une phase lourde, renfermant l'amidon. La phase légère en sortie d'hydrocyclones est ensuite amenée à une teneur en matière sèche de 11,2 % par rapport au poids de ladite suspension. On procède à la séparation des fibres internes par passage sur des décanteurs centrifuges de type WESPHALIA. La phase légère en sortie de décanteur centrifuge renferme un mélange de protéines et de solubles, tandis que la phase lourde renferme les fibres de pois.
On procède à la coagulation des protéines à leur point isoélectrique par ajustement de la phase légère de sortie de décanteur centrifuge à un pH de 4,6 et chauffage à 70°C de cette solution pendant 4 min. Après coagulation des protéines, on récupère un floc protéique. Celui-ci est remis en suspension à 14,9% de matière sèche par rapport au poids de ladite suspension dans de l’eau potable. Le pH de la suspension est rectifié à une valeur de 7 avec de la potasse. On réalise enfin un traitement thermique à 130°C pendant 0,4s suivi d’un refroidissement flash. La suspension est enfin atomisée sur un atomiseur NIRO à multiple-effet MSD, la température d’entrée de l’air étant de 180°C, et celle de sortie étant de 80°C. La poudre obtenue tirait 91,9% de matière sèche par rapport au poids total de la matière sèche dont 84,9% de protéines. Cette poudre est appelée « Base pour Composition protéique comparative n°1».
Cette poudre a ensuite été broyée à l’aide d’un broyeur à jets d'air opposés Netzsch CGS10 afin d’obtenir une poudre dont la taille de particules D90 est de 8,2 microns.
La composition protéique en poudre obtenue est appelée « Composition protéique micronisée comparative n°1 ».After decortication of the external fibers on a hammer mill, pea seeds are ground in order to obtain a flour. This is then soaked in water at the final concentration of 25.1% by weight of dry matter relative to the weight of said suspension, at a pH of 6.5, for 30 minutes at room temperature. The suspension of flour with 25% by weight of dry matter is then introduced into a battery of hydrocyclones, separating a light phase consisting of the mixture of proteins, internal fibers (pulps) and soluble and a heavy phase, containing the starch. The light phase leaving the hydrocyclones is then brought to a dry matter content of 11.2% relative to the weight of said suspension. The internal fibers are separated by passing through centrifugal decanters of the WESPHALIA type. The light phase at the centrifugal decanter outlet contains a mixture of proteins and solubles, while the heavy phase contains pea fibres.
The proteins are coagulated at their isoelectric point by adjusting the light phase at the outlet of the centrifuge decanter to a pH of 4.6 and heating this solution at 70° C. for 4 min. After coagulation of the proteins, a protein floc is recovered. This is resuspended at 14.9% dry matter relative to the weight of said suspension in drinking water. The pH of the suspension is rectified to a value of 7 with potassium hydroxide. Finally, a heat treatment is carried out at 130° C. for 0.4 s followed by flash cooling. The suspension is finally atomized on a NIRO multiple-effect MSD atomizer, the air inlet temperature being 180° C., and the outlet temperature being 80° C. The powder obtained derived 91.9% of dry matter relative to the total weight of the dry matter, including 84.9% of protein. This powder is called “Base for Comparative Protein Composition No. 1”.
This powder was then ground using a Netzsch CGS10 opposed air jet mill to obtain a powder with a D90 particle size of 8.2 microns.
The powdered protein composition obtained is called “Comparative Micronized Protein Composition No. 1”.
Exemple 3 : Comparaison des différentes compositions protéiques obtenues dans les exemples 1 et 2Example 3: Comparison of the different protein compositions obtained in Examples 1 and 2
Afin de comparer les Composition protéique, on utilise le Test A tel que décrit au paragraphe [0019] ci-dessus, ainsi que la matière sèche et la richesse protéique :In order to compare the protein composition, Test A is used as described in paragraph [0019] above, as well as the dry matter and the protein content:
Le Tableau 1 ci-dessus démontre sans équivoque l’extrême importance de la synergie du barème de température de coagulation et de la réduction de la granulométrie à une taille de particules D90 inférieure à 10 microns, afin de maximiser le pouvoir gélifiant. Le pouvoir gélifiant de la composition protéique micronisée selon la présente invention est environs 4 fois plus élevé que la base pour composition protéique selon l’invention, la base pour composition protéique comparative n°1 et la composition protéique micronisée comparative n°1.
Table 1 above demonstrates unequivocally the extreme importance of the synergy of the coagulation temperature scale and the reduction of the particle size to a D90 particle size of less than 10 microns, in order to maximize the gelling power. The gelling power of the micronized protein composition according to the present invention is around 4 times higher than the base for protein composition according to the invention, the base for comparative protein composition No. 1 and the comparative micronized protein composition No. 1.
Claims (8)
1) mise en œuvre de graines de légumineuses, préférentiellement choisie entre le pois, le lupin et la féverole;
2) broyage des graines et réalisation d’une suspension aqueuse;
3) séparation par force centrifuge des fractions insolubles;
4) coagulation des protéines chauffage au pH isoélectrique à une température comprise entre 55°C+/-2°C et 65°C+/-2°C, préférentiellement 60°C+/-2°C, pendant un temps compris entre 3,5 min et 4,5 min, préférentiellement 4 min;
5) récupération du floc protéique coagulé par centrifugation ;
6) rectification du pH à une valeur comprise entre 6+/-0,5 et 9+/-0,5 ;
7) optionnellement, traitement thermique ;
8) séchage du floc protéique coagulé ;
9) broyage du floc protéique coagulé et séché afin d’obtenir une taille de particules D90 inférieure à 20 microns, préférentiellement inférieure à 15 microns, encore plus préférentiellement inférieure 10 microns.Process for the production of a protein composition according to claims 1 to 4, characterized in that it comprises the following steps:
1) implementation of legume seeds, preferably chosen between pea, lupine and horse bean;
2) grinding the seeds and producing an aqueous suspension;
3) separation by centrifugal force of the insoluble fractions;
4) protein coagulation heating at isoelectric pH at a temperature between 55°C + / - 2°C and 65°C + / - 2°C, preferably 60°C + / - 2°C, for a time between 3.5 min and 4.5 min, preferably 4 min;
5) recovery of the coagulated protein floc by centrifugation;
6) rectification of the pH to a value between 6 +/- 0.5 and 9 +/- 0.5 ;
7) optionally, heat treatment;
8) drying the coagulated protein floc;
9) grinding of the coagulated and dried protein floc in order to obtain a D90 particle size of less than 20 microns, preferably less than 15 microns, even more preferably less than 10 microns.
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